(57)【要約】  外部から変位の出力を求められた際に、変位センサ側での検出周期による遅延無しに、変位を出力する。入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する。センサが変位を検出するとタイマにより検出時刻を求め、検出した変位を過去２回分、検出時刻と共に記憶する。外部から出力を求められると、過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する。
2011129140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出するセンサにおいて、
センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備えていることを特徴とする、変位センサ。
【請求項２】
前記演算部は、過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒとして、
Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi−Ｄi-1)×(ｒ−ｔi)/(ｔi−ｔi-1)
により演算することを特徴とする、請求項１の変位センサ。  
【請求項３】
演算部での演算遅れをτとして、演算部は時刻ｒ＋τでの変位を前記現在の変位として求めることを特徴とする、請求項２の変位センサ。
【請求項４】
入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶し、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する、ことを特徴とする、変位検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械のヘッド、ワーク、移載装置、搬送台車等の移動体の変位を検出する変位センサと変位の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者らは、工作機械のヘッド、移載装置、搬送装置、搬送台車等の変位を測定する変位センサを開発した(特許文献１：JP2003-139563A，特許文献２：JP2009-2660A)。特許文献１では、吸着搬送装置等の軸に磁性部と非反磁性部とを交互に設け、１個の磁性部と１個の非磁性部で１個のマークとし、マークを軸に沿って複数設ける。例えば４個のコイルからなる１次側コイルへの入力信号として交流電流を加える。１次側コイルと並列に配置した例えば４個の２次側コイルからの出力信号と、入力の交流電圧との位相差を求めると、位相差はマーク基準の変位を表している。特許文献２では１次側のコイルと２次側のコイルとの区別はなく、直列に接続したコイルからなるコイルアレイに、１次側の信号として交流電流を加え、コイル間の接続点の電位を２次側の信号とする。そして同様に１次側と２次側の信号の位相差から、マーク基準の変位(移動体の位置)を求める。  【０００３】
特許文献２は位相差の検出を詳細に説明している。交流電圧の波形をsinωｔとすると、コイルから取り出される信号はa・cosθ・sinωｔとa・sinθ・sinωｔの２組で、θは位相差で、マークに対する相対位置を０〜２πの範囲で示している。a・sinθ・sinωｔの信号の位相を９０度進ませてa・sinθ・cosωｔとし、a・cosθ・sinωｔと加算すると、加法定理により、信号a・sin(θ＋ωｔ)が得られる。入力信号sinωｔが０をクロスした時点でカウンタをリセットし、信号a・sin(θ＋ωｔ)が０をクロスした時点で、カウンタをラッチするとθが得られ、θは変位を表している。先に信号a・sin(θ＋ωｔ)が０をクロスする場合、その後、信号sinωｔが０をクロスするまでの時間差を求める。【０００４】
以上のように、０クロッシングによりθを求めるので、変位は入力した交流信号の１周期に１回か２回しか求めることができない。０クロッシングを用いない場合でも、位相差を検出するため、１周期当たりの検出回数が限られる。単位時間当たりで変位を求める回数が少ないことは、工作機械のヘッドあるいはワークの移動、物品の移載、搬送装置、搬送台車の制御などで、問題がある。これらのシステムでは、ヘッドの移動、搬送装置の走行などのサーボシステムは変位センサから変位を受け取り、目標変位、即ち目標とする位置との誤差に基づいて、制御を行っている。このためには短い時間周期で変位を求める必要があり、特に変位センサ側の都合に合わせて定期的に変位を求めるよりも、サーボシステムでの制御周期に合わせて変位を求める必要がある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】JP2003-139563A
【特許文献２】JP2009-2660A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の課題は、外部から変位の出力を求められた際に、変位センサ側での検出周期による遅延無しに、変位を出力できるようにすることにある。
この発明の他の課題は、より高速に、特に演算による遅れ無しに、変位を出力できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する変位センサにおいて、
センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備えていることを特徴とする。【０００８】
またこの発明は、入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶し、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する、ことを特徴とする。【０００９】
入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する変位センサでは、位相差を用いるため、入力信号の１周期当たり例えば１回しか、変位を検出できない。これに対して変位センサの信号で制御を行っている外部のサーボシステム等では、サーボシステム内の制御周期に応じたタイミングで現在位置が必要で、しかも制御周期は変位センサでの周期よりも一般に短い。そこで、変位センサの検出周期を短くする、あるいは変位センサ内で常時現在位置を補間するのではなく、外部から出力を求められたことをトリガーとして、過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、現在の変位を外挿して出力する。すると外部のサーボシステムからの要求に対して、リアルタイムに変位を出力できる。また変位センサ内での検出周期を短くする必要はなく、現在の変位への外挿を常時行って要求されたときに出力するのではないので、外挿も簡単な回路で行える。【００１０】
好ましくは、前記演算部は、過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒとして、
Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi−Ｄi-1)×(ｒ−ｔi)/(ｔi−ｔi-1)
により演算する。上記の演算は簡単なので高速に実行でき、かつ過去におけるより長い範囲でのデータを用いる場合に比べ、平均化による遅れがない。
特に好ましくは、演算部での演算遅れをτとして、演算部は時刻ｒ＋τでの変位を前記現在の変位として求める。このようにすると、演算遅れの影響を実質的に０にできる。外部のサーボシステム等からすると、時刻ｒに変位を要求し、時刻ｒ＋τに変位を受け取ることになるが、時刻ｒ＋τでの実際の変位に極めて近いデータを受け取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例のリニアセンサとその周囲のブロック図
【図２】実施例のリニアセンサのコイルアレイから信号処理部までのブロック図
【図３】実施例のリニアセンサの演算部のブロック図
【図４】実施例のリニアセンサでの位置信号の外挿を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
【実施例】
【００１３】
図１〜図４に、実施例のリニアセンサ２を示す。リニアセンサ２はリニアセンサ本体４と演算部６とから成り、外部の磁気マーク８基準の変位を検出する。１０はサーボシステムで、工作機械のヘッドのドライブ、ワークのドライブ、移載装置の駆動部、吸着搬送装置の駆動部、搬送台車の走行制御部などである。サーボシステム１０は、リニアセンサ２に対し現在位置を時刻ｒに要求し、遅れτが有るので時刻ｒ＋τに現在位置Ｄｒを受け取り、位置制御、速度制御などを行う。サーボシステム１０側では、内部の制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較し、位置誤差を解消するように速度指令等を発生させる。従って、現在位置を要求する時刻ｒはサーボシステム１０側の都合で定まり、リニアセンサ２側の都合では定まらない。【００１４】
磁気マーク８はここでは軸９の長手方向に沿って非磁性マーク１２と磁性マーク１３とを交互に配列したもので、軸９の変位を検出するように構成されている。しかしながらターンテーブルなどの円周に沿ってマークを配置しても、あるいは走行レールなどに沿ってマークを配置しても良い。リニアセンサ本体４はコイルアレイ１４と１次側の交流電源１８とを備え、交流電源の出力電圧波形をsinωｔで表す。コイルアレイ１４から例えば４個の信号を取り出し、そのうち２つの信号を演算増幅器２０に入力し、他の２つの信号を演算増幅器２１に入力する。演算増幅器２０，２１からの出力信号を信号処理部２２で信号処理することにより、マーク基準の変位を求める。【００１５】
図２に信号処理部２２の構成を示す。コイルアレイ１４では、例えば４個の１次側コイル１６を直列に接続し、交流電源１８は周波数が例えば10kHz〜20kHz程度の交流電流を入力する。また交流電源１８の出力が０となるタイミング、即ちωｔ＝nπ(nは自然数)となるタイミングが信号処理部２２で重要なので、ωｔ＝nπでリセット信号を出力する。１次側コイル１６と並列に例えば４個の２次側コイル１７が配置され、１次側コイル１６を流れる電流による誘導起電力がマーク１２，１３により変調されたものを信号として取り出し、演算増幅器２０，２１へ入力する。演算増幅器２０から例えばa・sinθ・sinωｔの信号が得られ、演算増幅器２１からはa・cosθ・sinωｔの信号が得られる。ここでは１次側コイル１６と２次側コイル１７とを別体としたが、特許文献２に示すように、これらを同じコイルで兼用しても良い。【００１６】
変換部２３は、a・sinθ・sinωｔの信号をa・sinθ・cosωｔの信号に変換する。例えば変換部２３をメモリからなる遅延回路で構成し、sinωｔに関して1/4周期分信号を遅らせ、さらに符号を反転させる。このような手法に限らず、演算増幅器２０の信号にcotωｔを乗算しても良い。加算器２４はa・cosθ・sinωｔの信号とa・sinθ・cosωｔの信号を加算し、加法定理により、a・sin(ωｔ+θ)の信号を出力する。a・sin(ωｔ+θ)に代えて、a・sin(ωｔ−θ)としても良い。クロック回路２５はクロック信号を発生し、カウンタ２６はクロック信号をカウントし、交流電源１８からのリセット信号によりカウント値をリセットする。そして加算器２４からの信号が０の時点でラッチする。リセット信号はsinωｔ＝０で発生し、ラッチ信号はsin(ωｔ＋θ)＝０で発生するので、これらの間の時差はθを表し、θはマークを基準とする変位である。以上のように、交流信号の１周期の間に例えば1回もしくは2回変位を検出できる。【００１７】
２７はタイマで、クロック回路２５からのクロックをカウントして時刻を求め、加算器２４からのラッチ信号により、タイマ２７内の出力バッファの時刻をラッチする。変位θはマーク１２，１３の組毎に発生するデータで、補正部２９によりθをマークの位置(オフセット)で補正し、マークから独立した変位Ｄiを求める。２８はメモリで、変位Ｄiとi番目のθを検出した時点での時刻ｔiとのペアを記憶する。【００１８】
図３に演算部６の構成を示す。３１はセンサインターフェースで、リニアセンサ本体４とのインターフェースであり、３２はサーボインターフェースで、サーボシステムとのインターフェースである。３３は演算ユニット，３４はメモリで、サーボシステム側から変位の出力要求があった時刻ｒを記憶する。３５はメモリで、変位と時刻とのペアのデータ(Ｄi，ｔi)，(Ｄi-1，ｔi-1)を、過去少なくとも2回分記憶する。メモリ３６は現在位置の演算に必要な中間データを記憶し、具体的には(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)を記憶する。【００１９】
サーボシステム側からサーボインターフェース３２に変位の出力が要求されたとする。メモリ３４はリニアセンサ本体のタイマから常時現在時刻ｒを受け取っており、サーボインターフェース３２からの信号で現在時刻ｒをラッチする。センサインターフェース３１はリニアセンサ本体の加算器からのラッチ信号(０クロッシング信号)により、リニアセンサ本体のメモリから最新の変位とその検出時刻のペア(Ｄi,ｔi)を受け取り、メモリ３５に記憶する。メモリ３５は例えばデータ2組分のリングメモリで、０クロッシングが生じる毎に古いデータを新しいデータと置き換える。メモリ３６では、メモリ３５のデータから演算ユニット３３で求めた中間データを記憶する。【００２０】
演算ユニット３３は時刻ｒでの変位Ｄｒを、
Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi−Ｄi-1)(ｒ−ｔi)/(ｔi−ｔi-1)により求め、変位Ｄｒをサーボインターフェース３２から出力する。このようにして、サーボシステムが現在の変位を要求すると、演算ユニット３３でＤｒを演算し、遅れ時間τで回答する。演算に必要なデータはその都度リニアセンサ本体から取得しても良いが、実施例ではメモリ３５，３６に予め記憶し、処理時間を短縮する。特に(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)を記憶し、処理を高速化する。【００２１】
演算ユニット３３では、現在の変位Ｄｒを演算するために、例えば乗算が1回、加算が1回必要になる。これによって僅かな時間遅れτが発生する。この問題を解決するため、メモリ３４で、実際の時刻ｒの代わりに、ｒ＋τを記憶し、時刻ｒでの変位Ｄｒに代えて、時刻ｒ＋τでの変位を求めて、変位Ｄｒとして出力する。またメモリ３５，３６のデータの更新などは、サーボシステム側からの変位の要求を処理した後の、アイドルタイムに実行する。演算部６は、デジタルシグナルプロセッサあるいはフィールドプログラマブルゲートアレイ、もしくはワンチップマイクロプロセッサなどにより実現できる。【００２２】
図４に、実施例での時刻と指示値(出力した現在の変位)とを示す。例えば時刻ｔi-1に変位Ｄi-1を求め、時刻ｔiに変位Ｄiを求める。時刻ｔiと次の信号との間の時刻ｒに現在の変位Ｄｒが要求されると、時刻ｔi-1と時刻ｔiとの信号を外挿して変位Ｄｒとして出力する。前記のように演算部６での演算遅れを問題にする場合、演算遅れに相当する時間τはほぼ一定なので、現在の時刻ｒに代えて、時刻ｒ＋τでの変位を出力する。【００２３】
実施例では過去2回分の変位と時刻とを外挿して現在の変位を求めた。これに代えて例えば過去3回分の変位と時刻とを記憶し、２次曲線で現在の変位へ外挿しても良い。例えば変位Ｄi，Ｄi-1，Ｄi-2と時刻ｔi，ｔi-1，ｔi-2とから２次曲線で現在の変位を推定するには次の処理を行う。加速度aを
(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)−(Ｄi-1−Ｄi-2)/(ｔi-1−ｔi-2)  とする。加速度に基づく変位の変化分ｈをｈ＝a/２・(ｒ−ｔi)2とする。そして前記のように１次関数で外挿した現在の変位の推定値に、加速度に基づく補正ｈを加算する。【００２４】
実施例では、磁気マークとコイルとの組み合わせからなるリニアセンサを説明した。しかしながらこれに代えて、光強度を交流で変調したレーザ信号を１次側信号とし、反射光の位相と１次側の位相との位相差を検出しても良い。また超音波信号を正弦波により変調し、１次側の超音波信号と反射波の超音波信号との位相差を検出しても良い。【００２５】
実施例では以下の効果が得られる。
(1)  サーボシステムなどの外部のシステムが要求した時点で、変位センサの入力信号周期による遅れ無しに、現在の変位を出力できる。
(2)  １次の演算により現在の変位を求めると、僅かな計算量で速やかに現在の変位を求めることができる。
(3)  演算部の遅れτを補正すると、時刻ｒを時刻ｒ＋τで置き換えることにより、簡単に演算遅れの影響を補正できる。
【符号の説明】
【００２６】
２  リニアセンサ    ４  リニアセンサ本体    ６  演算部
８  磁気マーク    ９  軸    １０  サーボシステム
１２  非磁性マーク    １３  磁性マーク    １４  コイルアレイ
１６  １次側コイル    １７  ２次側コイル    １８  交流電源
２０，２１  演算増幅器    ２２  信号処理部    ２３  変換部
２４  加算器    ２５  クロック回路    ２６  カウンタ
２７  タイマ    ２８  メモリ    ２９  補正部
３１  センサインターフェース    ３２  サーボインターフェース
３３  演算ユニット    ３４〜３６  メモリ
【図１】
2011129140.tif 000003
【図２】
2011129140.tif 000004
【図３】
2011129140.tif 000005
【図４】
2011129140.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月14日(2011.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出するセンサにおいて、
センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備え、
過去２回分の変位をＤｉ，Ｄｉ−１，過去２回分の検出時刻をｔｉ，ｔｉ−１，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）の値により、
Ｄｒ＝Ｄｉ＋（ｒ＋τ−ｔｉ）×（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力するように構成されていることを特徴とする、変位センサ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶部に記憶し、
外部から出力を求められると、演算部により、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力し、
過去２回分の変位をＤｉ，Ｄｉ−１，過去２回分の検出時刻をｔｉ，ｔｉ−１，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）の値により、
Ｄｒ＝Ｄｉ＋（ｒ＋τ−ｔｉ）×（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力することを特徴とする、変位検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
差を求める。
［０００４］
以上のように、０クロッシングによりθを求めるので、変位は入力した交流信号の１周期に１回か２回しか求めることができない。０クロッシングを用いない場合でも、位相差を検出するため、１周期当たりの検出回数が限られる。単位時間当たりで変位を求める回数が少ないことは、工作機械のヘッドあるいはワークの移動、物品の移載、搬送装置、搬送台車の制御などで、問題がある。これらのシステムでは、ヘッドの移動、搬送装置の走行などのサーボシステムは変位センサから変位を受け取り、目標変位、即ち目標とする位置との誤差に基づいて、制御を行っている。このためには短い時間周期で変位を求める必要があり、特に変位センサ側の都合に合わせて定期的に変位を求めるよりも、サーボシステムでの制御周期に合わせて変位を求める必要がある。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：ＪＰ２００３−１３９５６３Ａ
特許文献２：ＪＰ２００９−２６６０Ａ
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
この発明の課題は、外部から変位の出力を求められた際に、変位センサ側での検出周期による遅延無しに、変位を出力できるようにすることにある。
この発明の他の課題は、より高速に、特に演算による遅れ無しに、変位を出力できるようにすることにある。
課題を解決するための手段
［０００７］
この発明は、制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出するセンサにおいて、
センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備え、
過去２回分の変位をＤｉ，Ｄｉ−１，過去２回分の検出時刻をｔｉ，ｔｉ−１，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）の値により、
Ｄｒ＝Ｄｉ＋（ｒ＋τ−ｔｉ）×（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力するように構成されていることを特徴とする。
［０００８］
またこの発明は、制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶部に記憶し、
外部から出力を求められると、演算部により、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力し、
過去２回分の変位をＤｉ，Ｄｉ−１，過去２回分の検出時刻をｔｉ，ｔｉ−１，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）の値により、
Ｄｒ＝Ｄｉ＋（ｒ＋τ−ｔｉ）×（Ｄｉ−Ｄｉ−１）／（ｔｉ−ｔｉ−１）  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力することを特徴とする。
［０００９］
入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する変位センサでは、位相差を用いるため、入力信号の１周期当たり例えば１回しか、変位を検出できない。これに対して変位センサの信号で制御を行っている外部のサーボシステム等では、サーボシステム内の制御周期に応じたタイミングで現在位置が必要で、しかも制御周期は変位センサでの周期よりも一般に短い。そこで、変位センサの検出周期を短くする、あるいは変位センサ内で常時現在位置を補間するのではなく、外部から出力を求められたことをトリガーとして、過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、現在の変位を外挿して出力する。すると外部のサーボシステムからの要求に対して、リアルタイムに変位を出力できる。また変位センサ内での検出周期を短くする必要はなく、現在の変位への外挿を常時行って要求されたときに出力するのではないので、外挿も簡単な回路で行える。
［００１０］
この発明の基礎として、前記演算部は、過去２回分の変位をＤｉ，Ｄｉ−１，過去２回分の検出時刻をｔｉ，ｔｉ−１，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒとして、
Ｄｒ＝Ｄｉ＋（Ｄｉ−Ｄｉ−１）×（ｒ−ｔｉ）／（ｔｉ−ｔｉ−１）
により演算する。上記の演算は簡単なので高速に実行でき、かつ過去におけ
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
るより長い範囲でのデータを用いる場合に比べ、平均化による遅れがない。
この発明では、演算部での演算遅れをτとして、演算部は時刻ｒ＋τでの変位を前記現在の変位として求める。このようにすると、演算遅れの影響を実質的に０にできる。外部のサーボシステム等からすると、時刻ｒに変位を要求し、時刻ｒ＋τに変位を受け取ることになるが、時刻ｒ＋τでの実際の変位に極めて近いデータを受け取ることができる。
図面の簡単な説明
［００１１］
［図１］実施例のリニアセンサとその周囲のブロック図
［図２］実施例のリニアセンサのコイルアレイから信号処理部までのブロック図
［図３］実施例のリニアセンサの演算部のブロック図
［図４］実施例のリニアセンサでの位置信号の外挿を示す図
発明を実施するための形態
［００１２］
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
実施例
［００１３］
図１〜図４に、実施例のリニアセンサ２を示す。リニアセンサ２はリニアセンサ本体４と演算部６とから成り、外部の磁気マーク８基準の変位を検出する。１０はサーボシステムで、工作機械のヘッドのドライブ、ワークのドライブ、移載装置の駆動部、吸着搬送装置の駆動部、搬送台車の走行制御部などである。サーボシステム１０は、リニアセンサ２に対し現在位置を時刻ｒに要求し、遅れτが有るので時刻ｒ＋τに現在位置Ｄｒを受け取り、位置制御、速度制御などを行う。サーボシステム１０側では、内部の制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較し、位置誤差を解消するように速度指令等を発生させる。従って、現在位置を要求する時刻ｒはサーボシステム１０側の都合で定まり、リニアセンサ２側の都合では定まらない。
［００１４］
磁気マーク８はここでは軸９の長手方向に沿って非磁性マーク１２と磁性マーク１３とを交互に配列したもので、軸９の変位を検出するように構成さ
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2011129140.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月11日(2012.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出するセンサにおいて、
センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備え、
過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，  ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)の値により、
Ｄｒ＝Ｄi＋(ｒ＋τ−ｔi)×(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力するように構成されていることを特徴とする、変位センサ。
【請求項２】
制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較することにより、現在位置と目標位置との誤差を解消するように指令を発生するサーボシステムからの要求に応じて、現在位置を前記サーボシステムへ出力するために、入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶部に記憶し、
外部から出力を求められると、演算部により、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力し、
過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，  ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒ，前記演算部での演算遅れをτとして、
前記記憶部はさらに(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)を記憶し、
前記演算部は、記憶部に記憶した(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)の値により、
Ｄｒ＝Ｄi＋(ｒ＋τ−ｔi)×(Ｄi−Ｄi-1)/(ｔi−ｔi-1)  により、現在の変位Ｄｒとして時刻ｒ＋τでの変位を求めて、現在位置として前記サーボシステムへ出力することを特徴とする、変位検出方法。
【国際調査報告】
2011129140.tif 000008
2011129140.tif 000009
2011129140.tif 000010
2011129140.tif 000011